المحاضرة الرابعة Enzyme Reactionsاإلنزيمية التفاعالت

The Nature of Enzymes طبيعة اإلنزيمات

.ي مرحلتين اإلنزيمية فالتفاعالت . الدقيقةبواسطة األحياء الكيميائية، وتفرز هي مركبات تساعد على سرعة التفاعالت

وظيفتها ، و مركبات كيمائية معقدة لكي تؤديوتحتاج إلى تحتوي اإلنزيمات عادة على بروتين ، .. الناحية التركيبية من

تامينات، تكون عادة في، وهذه (أيضا تسمى باسم المعاونات اإلنزيمية ) تعرف هذه المركبات بأنها المجاميع المساعدة و

. وخاصة تلك التي تنتمي إلى مجموعة فيتامين ب

فاإلنزيمات .. .إلى كميات صغيرة جدا من المعادن مثل النحاس لتأدية وظيفتها ، و بذلك –أيضا –بعض اإلنزيمات تحتاج

كاتيون إما أن تحتوي على البروتين النقي ، و البروتين مع مجاميع مساعدة ، أو البروتينات مع المجاميع المساعدة مع

. معدن

. بالزم الخلية أن تستخدم للطاقة أو في بناء بروتوتعقيدا، ويمكن تحول اإلنزيمات الطعام إلى مركبات كيميائية ، أقل

خدمها حتى يمكن أن تستاإلنزيمات، إلى مواد أقل تعقيدا بواسطة والدهون والكربوهيدرات تتكسر البروتينات

. الميكروبات المختلفة 1

مراحل المسارات االيضية الهدمية

2

اإلنزيمات المحللة للبروتينات

وانية هي التي تسبب هدما للبروتينات، وتوجد في األنسجة النباتية والحي(( Proteasesالبروتييز )) ما تسمى بـ

، أو (ديدة ببتيدات ع) ربما تكون من النوع الذي يكسرـ أو يهدم ـ البروتين إلى سالسل كبيرة من األحماض األمينية .

قسم البولي من النوع الذي يكسر البيتيدات العديدة إلى مكوناتها من األحماض األمينية ، ويمكن أن يتبع النوع األخير

. ببتيديز

ائل فإن هذا يعني أن األنسجة في جوهرها قد تتحول إلى س.. معظم األحماض األمينية للذوبان في الماء ولقابلية

. Poly Peptidaseوالبولي ببتيديز Proteasesبواسطة البروتييز

األمعاء) يوجد البروتييز في اللحوم مثل لحم البقر ، والخنزير ، أو الدواجن المنزوعة منها األحشاء الداخلية

في خاليا اللحم مائلة pH، و تكون درجة الـ Cathepsins، ويطلق عليه اسم كازيبسين ( واألعضاء المزالة

التي تحفظ عليها هذه –الحرارة، والمدة المثلى لالنزيم كذلك ال تمكن درجة pHإلى االتجاه القاعدي لدرجة الـ

ة لألنسجة من حدوث التحلل في البروتين بدرجة محسة ؛ و لذلك فقد يحدث بعض التطري–المنتجات لحين استهالكها

.األنسجةخالل التخزين ؛ نتيجة تحلل البروتين ، كما ال يكون هناك هدم كبير في

3

ظ و بالرغم من حف. تكون اإلنزيمات المحللة للبروتينات أكثر نشاطا من الموجودة في اللحوم .. و في األسماك

ي تحدث طراوة فإنه قد يحدث تحلل كاف للبروتين ؛ لك–أحيانا –األسماك المنزوعة األحشاء في الثلج أو تحت التبريد

غير )في حالة حفظ األسماك في السوق –بدرجة كبيرة –و قد يزداد التحلل البروتيني . لألنسجة خالل عدة أيام

األمعاء المتصلة ب( الحويصالت البلورية ) لوجود مصدر مركز لإلنزيمات الموجودة بالغدد الصماء ( منزوعة األحشاء

.، جراد البحر ، بعض األسماك القشرية Flounders and Ocean Perch، مثل أسماك الماكريل

OXIDIZING ENZYMESاإلنزيمات المؤكسدة

.. النباتات في. هناك عديد من اإلنزيمات المؤكسدة التي تسبب بعض التغيرات في األغذية ، و التي تؤدي إلى الفساد

وليز تفاعالت ، و البولي فينالتيروسينيز قد تسبب إنزيمات البيروكسيديزات ، و أكسيديز حامض االسكوربيك ، و

روات الجذرية ، يمكن أن يؤكسد إنزيم البيروكسيديز مركبات معينة شبه فينولية في الخض. كيمائية غير مرغوب فيها

.وال يحدث هذا عندما تكون الخضروات سليمة . مثل الفجل البري مسببا أسوداد لون المنتجات المجهزة

حيث تتفاعل ، فقدا في فيتامين جـ في الخضروات–بطريقة غير مباشرة –يمكن أن تسبب إنزيمات البيروكسيديز

4.المركبات المتكونة بفعل إنزيم البيروكسيديز مع فيتامين ج

-FAT" الليبيز " اإلنزيمات المحللة للدهون SPLITTING ENZTMES "

LIPASES

( مجاميع كحول 3) تتكون الدهون من جلسرين و احماض دهنية ، و الجلسرين عبارة عن كحول عديد الهيدروكسيل

) دروجين ، و بينما تتكون األحماض الدهنية من سالسل كربونية قصيرة أو طويلة ممتلئة بالعدد الممكن من ذرات الهي

د في ، و تؤدي الحالة األخيرة إلى وجود مجاميع فعالة في السلسلة و توج( غير مشبعة ) ، و أو بعدد أقل ( مشبعة

.نهاية سلسلة الحامض الدهني

أحماض دهنية بمجموعة من المجاميع الثالث الكحولية الموجودة في 3يتصل كل حامض من .. في تكوين الدهون

تحلل فإن الدهن ي.. فعند وجود الماء و إنزيم الليبيز .. و من ناحية أخرى . الجلسرين ، مع انفراد الماء في كل حالة

.إلى مكوناته من الجلسرين و األحماض الدهنية

(. تزنخ) يوتريك فإنه يعطي طعما قويا غير مرغوب فيه ؛ يسبب إنفراد حامض الب.. عندما يعمل إنزيم الليبيز على الزبدة

ماء ، في صورة قطرات دقيقة ، يتزنخ % 16فإن الزبدة عبارة عن مستحلب ماء في دهن ، و يحتوي على .. و عموما

لمحيط بجزيئات بفعل إنزيم الليبيز الذي ينتج عن البكتيريا التي تنمو في قطرات الماء ؛ حيث يعمل أساسا على الدهن ا

.الماء و يعتبر التزنخ الذي يحدثه الليبيز في الزبد من أنواع الفساد التي تسببها البكتيريا

5

ENZYMES THAT DECOMPOSEاإلنزيمات التي تحلل المواد الكربوهيدراتية

CARBOHYRATES

ر الطماطم أو مثل عصي) تحتوي الفاكهة على البكتين الذي يدعم الشكل البنائي للمنتج في عصائر الفاكهة المصنعة

و . ائقا في القمة فإن المواد الصلبة تميل إلى أن تترسب في القاع ، تاركة سيرما ر.. تكسير البكتين وعند ( . البرتقال

سترة جزئيا ، مع وجود مجاميع كربوكسيلية مؤالجلكتويورونيك يتكون البكتين من سلسلة طويلة من جزيئات حامض

.بكحول الميثيل ، ذي قدرة عالية على حجز الماء

المحتوي على ( سكروز ) ، و الذي يكسر سكر القصب Invertaseيوجد إنزيم اإلنفرتاز .. في نبات قصب السكر

و قبل أن يتم حصاد محصول . ذرات كربون 6ذرة الكربون إلى الجلوكوز و الفركتوز ؛ حيث يحتوي كل منهما على

.. جراء و عندما ال يتم هذا اإل. فإن هناك جزءا من النبات ، تجب إزالته للتخلص من مصدر هذا اإلنزيم .. قصب السكر

درات ،و التي و يوجد عديد من اإلنزيمات المحللة للكربوهي. فإنه يحدث فقد في السكروز أثناء عمليات تصنيع القصب

.تحلل السليلوز أو النشا ، والتي تكسر السكريات المعقدة إلى وحداتها البسيطة

6

APPLICATIONSاالستخدامات

نتاج منتجات على الرغم من أن اإلنزيمات قد تسبب تلف األغذية ، إال إنها يمكن أن تستخدم أيضا في تصنيع األغذية إل

.معينةخاصة أو لتعديل خواص منتجات

ك بحقن يمكن أن تستخدم في تطرية اللحوم ، و ذل–عليها من النباتات المتحصل فاإلنزيمات المحللة للبروتينات •

أثرهالحيوانات بمحاليل هذه اإلنزيمات قبل الذبح ، أو برش مسحوق اإلنزيم على سطح اللحوم ، و السماح له ليحدث

م إنزيم فإنه يمكن استخدا( .. في صناعة الشيكوالته الستخدامها ) عند تصنيع أنواع معينة من األلبان الجافة •

الليبيز ، ليعمل على دهن اللبن قبل تخفيفه ؛ للحصول على نكهة المنتج النهائي

و . لك فإنه البد أن يكسر الدهن أوال إلى أحماض دهنية يتم تأكسدها بعد ذ.. للحصول على نكهة الجبن الروكفورت

حماض الدهنية، تعتبر الفطريات التي تنمو في هذا الجبن هي المصدر الرئيسي النزيم الليبيز الذي يعمل علىاكسدة اال

.النتاج النكهة المطلوبة في الجبن

7

ث تعمل الكربوهيدراتية في صناعة المولت حياإلنزيمات المحللة للمواد من االستخدامات االخرى لالنزيمات، استخدام

ول االيثيلي لينتج الكح. االنزيمات على تحويل النشا الى سكر المالتوز الذي يشكل المادة االساس للعديد من التخمرات

وثاني اكسيد الكربون

.يها و غسلها تستخدم أيضا اإلنزيمات المحللة للكربوهيدرات في تحسين خواص النشا المستخدم في تغرية المالبس و ك

Chemical Reactionsالكيميائية التفاعالت

اعالت التي تشمل تفسد األغذية في بعض األحيان بسبب التغيرات الكيميائية التي تكون غير مصاحبة لبعض التف

.فسهنأو اإلتحاد مع المركبات الموجودة في الغذاء ، (مثل األكسجين )اإلتحاد مع بعض العناصر الموجودة طبيعيا

OXIDATIONاألكسدة

أكسدة الدهون و الزيوت واحدة من التغيرات التي تحدث في األغذية ، فالزيوت و الدهون تتشابه من الناحية

ة حرارة الغرفة دات التي تكون صلبة على درجيفإن الدهون هي تلك الليب.. و بصفة عامة . الكيميائية و تقسم كليبيدات

مثل ) ة حرارة الغرفعند درجة هي تلك الليبيدات التي تكون سائلة ، والزيوت (شحم الخنزير و الشحوم الحيوانية )

8( .زيت الزيتون ، و زيت الذرة

الحرارة فإنه كلما ارتفعت درجة.. وبصفة عامة . هناك مصادر معينة للطاقة تقوم بتعجيل أكسدة الدهون، مثل الحرارة

ن ؛ خاصة التي يحفظ عندها الدهن ، كان ذلك سببا لإلسراع في معدل األكسدة ، و كذلك الضوء ذو الطول الموجي المعي

كاثود ، أشعة ال: و تقوم اإلشعاعات ذات الطاقة العالية ، مثل . في منطقة األشعة فوق البنفسجية ، أو قريبا منها

.وأشعة بيتا وجاما باإلسراع بشدة من معدل أكسدة الدهون

ات فإن هذا التفاعل ال يحتاج إلى كمي.. ومع ذلك . البد أن يوجد األكسجين، أو مصدر له.. لكي تحدث أكسدة الدهون

فريغ ، أو تحت ت) أن تتم تعبئتها في عبوات –من الناحية التجارية –من الصعب وغير العملي األكسجين كبيرة من

، بحيث يكون األكسجين غير كاف لمنع التغيرات في الدهون ( في جو من غاز خامل كاآلزوت

ها ذرتان تتكون مركبات ذات سالسل كربون قصيرة ، تحتوي على مجموعة أو أكثر ، تكون في.. عندما تتأكسد الدهون

المتاكسدة الدهونوتعرف . مقبولينوطعم غير رائحة و لهذه المركبات . كربون متجاورتان غير مشبعتين باإليدروجين

تنفرد هن ، و و هذا يجب تمييزه عن التزنخ التحللي أو المائي ، و الذي فيه يحلل الليبيز الد) الغذاء باسم التزنخ في

(. السلسلةأحماض دهنية قصيرة فيه

9

عند و. قد يكون التزنخ التأكسدي السبب األساسي في فساد عدة أشكال من اللحم و السمك و الدواجن

و بعض حتى تلك التي تحتوي على كمية ضئيلة من الدهون كالخضروات ،–تجفيف المنتجات الغذائية

يادة فإن الدهون الموجودة بها تكون عرضة للتأكسد السريع ، و ذلك بسبب ز–أنواع السمك و الجمبري

ائية وجود مركبات كيمإلى و يرجع لون بعض الخضروات . المساحة المعرضة لها بمالمستها لألكسجين

شبعة تكون فيها ذرات الكربون متجاورة غير ممجاميع تعرف بالكاروتينات ،و هي مركبات تحتوي على

.تماما باأليدروجين

في المرحلة األولى من مراحل –تمر كميات الدهون الصغيرة الموجودة بهذه المواد الغذائية وعندما

أو فقد يحدث انخفاض في درجة اللون –( تكوين البيروكسيد ) األكسدة و قد . قد يزول اللون نهائيا

لفساد يصاحب هذه التغيرات تكون روائح و طعم غير مرغوب فيها ، إال أن التغير في اللون يمثل حدوث ا

.في المنتج

10

NONENZYMATIC BROWNINGاإلنزيمية تفاعالت اللون البني غير

فاعل ميالرد توجد عدة أنواع من تفاعالت اللون البني غير اإلنزيمية فمنها ما يسبب تفاعال كيميائيا ، يعرف بت

Maillard reaction و قد يوجد الحمض األميني في الغذاء كمادة. أميني مع السكر حمض و هو ينشأ من اتحاد

األنواع و يجب أن يكون السكر من. أو قد يكون موجودا في الغذاء كجزء من البروتين ، (حامض أميني حر ) منفصلة

.النشطة المحتوية على جزء نشط يعرف بمجموعة الكربونيل

11

.ذات رائحة مميزة ، و لون بني أو اسود ، يسبب تغيرا في كل لون و رائحة الغذاء

فاعل نزع تتحول إلى اللون البني أو األسود ، و يشمل هذا الت.. عندما يتم تسخين السكريات على درجة حرارة مرتفعة

جود الحلقية ذات الذرات الكربونية األربع مع ووالمركبات مؤديا إلى تكوين الفورفورال السكر، أو إزالة الماء من

.مجموعة أو اثنتين جانبيتين من خالل مجموعة من التفاعالت

حة هذه المركبات الحلقية تتحد لتكون مركبات كيميائية معقدة ذات لون بني أو أسود ، لها طعم و رائ

و ذلك ، Carmelizationمختلفان اختالفا كليا عن طعم و رائحة السكر ، و تعرف هذه العملية بالكرملة

عند لة المكرمالخاصتين بالسكريات الرائحة والطعم الخاصتين بها يختلفان عن والطعم مع أن الرائحة

صناعة الحلوى المعروفة

دما يتأكسد فعن( فيتامين جـ ) هناك نوع ثالث من تفاعالت التلوين ، يمكن أن يتسبب عن أكسدة حمض األسكوربيك

لبني في و تتم تفاعالت اللون ا. تتكون نفس مجموعة المركبات المتكونة من تفاعالت كرملة السكريات .. هذا الحمض

. الرطوبةاألغذية ذات المحتوى المختلف من

12

ذاء ، تعتمد فإن هناك أنواعا أخرى من الغ.. يتأثر كثير من األغذية المصنعة بتفاعالت اللون غير اإلنزيمية

أساسا على هذا النوع من التفاعل ؛ ليعطيها الرائحة و الطعم و اللون المميز لها ؛ –

الرد يتكون فيه اللون المميز له والطعم كذلك نتيجة تفاعل مي.. مثال Maple Syrupمابل فشراب •

. في شجرة مابل –طبيعيا –الذي يحدث بين السكر واألحماض األمينية الموجودة

وبها طعم ورائحة القهوة إلى تفاعالت تلوين غير إنزيمية تحدث في مكونات القهوة داخل حبويرجع •

( . تستخدم عموما درجات حرارة عالية لتحميص حبوب القهوة ) عند تحميصها

دث يتكون الطعم و الرائحة الناتجة نتيجة عملية الطهي التي يح.. طهي عدة أنواع من األطعمة وفي •

البني، فيها تفاعل اللون

.أو المسلوق المشوي أو السمك المشوي، أو المسلوق، أو المحمر، اللحم : أمثلة هذا النوع ومن

13

STRECKER DEGRADATIONتحلل استريكر

ريا ، و التي تفاعل استريكر هو تفاعل يحدث بين حامض أميني و جزء من السكر ، أو المركبات المنتجة بواسطة البكتي

.تحتوي على مجموعة نشطة ، تعرف بثنائية الكربونيل

و ينتج من هذا التفاعل تكوين ألدهيد ، و حمض أميني ناتج عن انفراد ثاني أكسيد الكربون ،

كون الذي قد يوالرائحة يكون المركب الجديد الذي يحتوي على مجموعة األلدهيد من نوع المركبات المكونة للطعم و

مرغوبا فيه –ال يكون –أو

14

الخطوات العامة إلعداد الخامات الغذائية لعمليات التصنيع أو الحفظ

ن وقت مقيمته الغذائية و على جودة الغذاء الهدف األساسي من عمليات تصنيع و حفظ األغذية هو المحافظة على

.االستهالكالحصاد حتى وقت

يث تفتقر اإلصابات الميكروبية من أكبر المشاكل التي تواجه محاصيل الخضر و الفاكهة خاصة بعد حصادها حتعتبر

ها و البعض هذه اإلصابات الميكروبية يسبب تلف و فساد الثمار و فقد عناصر الجودة بوبعض إلى الحماية الطبيعية

. األخر يسبب أضرار صحية للمستهلكين

باإلضافة إلى فسادها و تغير إلى ذلك فإن التغيرات الكيميائية و الطبيعية التي تحدث في الثمار بعد الحصاد تؤدي أيضا

. صفاتها و حدوث فقد في القيمة الغذائية و عناصر الجودة مثل اللون و الطعم و القوام و الرائحة

:هذا فإن عمليات تصنيع و حفظ األغذية تعتمد على أساسين هامين على

تهالكه القضاء على الميكروبات المرضية التي تشكل خطرا على صحة المستهلك بحيث يصبح الغذاء عند اس1.

.مأمونا من الناحية الصحية

قد الغذاء يمكن أن تؤدي إلى فوالطبيعية والتي منع أو إبطاء النشاط الميكروبي و كذلك التفاعالت الكيميائية 2.

.يصبح الغذاء في النهاية غير مقبول للمستهلكوقد لبعض خصائص الجودة به و فقد قيمته الغذائية

15

.و الحفظ للتصنيع أسواء فيما يلي نذكر بعض الخطوات العامة إلعداد و تجهيز المواد الخام بحيث تصبح مناسبة

Varietyاختيار الصنف المناسب 1.

Receiving and weighingالوزن االستالم و 2.

Primary Sortingإجراء عملية الفرز األولى 3.

Soaking and Washingالنقع و الغسيل 4.

Spray Washersالغسيل باستخدام الرشاشات •

Rotary Washersالغسيل باستخدام اآلالت الحلزونية •

Second Sortingالفرز الثانوي 5.

Preparingفي الصورة المالئمة للتصنيع أو الحفظ وإعدادها تجهيز الثمار 6.

Hand Peeling: التقشير اليدوي •

Steam Peeling 16: التقشير بالبخار •

17

Lye Peeling: التقشير بالقلوي •

Acid Peeling:التقشير بالحامض •

Abrasive peeling: باالحتكاك التقشير •

Freeze Peeling: التقشير بالتجميد •

Flame Peeling: باللهب التقشير •

Gradingالتدريج 7.

الحجميالتدريج •

التدريج الوصفي•

Sulphuringالكبرتة 8.

Blanchingالسلق 9.

Final sortingالفرز النهائي 10.